Die Klassifizierung jedes elektrischen Kabels umfasst die Hauptparameter, die durch Leitfähigkeit, Querschnittsfläche oder Durchmesser, die Materialien, aus denen der Leiter besteht, typische Merkmale des Isolierschutzes, das Maß an Flexibilität sowie Indikatoren für den Wärmewiderstand dargestellt werden.

Die Fläche oder der Querschnitt eines Leiters ist eines der wichtigsten Kriterien für die Auswahl eines Drahtes.

Die am weitesten verbreiteten Drahtmarken sind PUNP und PUGNP sowie VPP, PNCB und PKGM, die die folgenden technischen Hauptmerkmale aufweisen, die für eine sichere Verbindung sehr wichtig sind:

• PUNP- ein Flachdrahtprodukt vom Installations- oder sogenannten Installationstyp mit eindrähtigen Kupferleitern in PVC-Isolierung. Diese Sorte zeichnet sich durch die Anzahl der Kerne sowie die Nennspannung innerhalb von 250 V mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Betriebstemperatur von minus 15 ° C bis plus 50 ° C aus;
• PUGNP- flexible Variante mit mehrdrähtigen Leitern. Die Hauptindikatoren, die durch Betriebsbedingungen für Nennspannung, Frequenz und Temperatur dargestellt werden, unterscheiden sich nicht von ähnlichen PUNP-Daten.
• APB- Aluminium-Einzelader-Variante, Runddraht mit schützender PVC-Isolierung und einem Einzeldraht- oder Mehrdrahtkern. Der Unterschied dieser Art ist die Beständigkeit gegen mechanische Beschädigungen, Vibrationen und chemische Verbindungen. Die Betriebstemperatur reicht von minus 50 °C bis plus 70 °C;
• PBC- verseilte Kupfersorte mit PBX-Isolierung, die dem Draht eine hohe Dichte und eine traditionell abgerundete Form verleiht. Der hitzebeständige Leiter ist für einen Nennpegel von 380 V bei einer Frequenz von 50 Hz ausgelegt;
• PKGM- Leistungsmontagevariante, dargestellt durch einen einadrigen Kupferdraht mit Organosiliziumkautschuk- oder Glasfaserisolierung, die mit einer hitzebeständigen Verbindung imprägniert ist. Die Betriebstemperatur reicht von minus 60 °C bis plus 180 °C;
• Leiterplatte- einadrige Heizungsausführung in Form eines eindrähtigen Drahtes auf der Basis von verzinktem oder brüniertem Stahl. Die Betriebstemperatur reicht von minus 50 °C bis plus 80 °C;
• WFP- eine einadrige Kupfervariante mit einem mehradrigen Kern und einer Isolierung auf Basis von PBX oder Polyethylen. Die Betriebstemperatur reicht von minus 40 °C bis plus 80 °C.

Bei geringer Leistung wird ein Kupferdraht ShBBP mit schützender externer PBX-Isolierung verwendet. Der verseilte Kern hat eine hervorragende Flexibilität, und das verdrahtete Produkt selbst ist für maximal 380 V bei einer Frequenz innerhalb von 50 Hz ausgelegt.

Drahtprodukte der gängigsten Typen werden in Buchten verkauft und haben meistens eine weiße Farbe der Isolierung.

Querschnittsfläche des Leiters

In den letzten Jahren haben die Qualitätsmerkmale der hergestellten Kabelprodukte merklich abgenommen, worunter die Widerstandsindikatoren - der Aderquerschnitt - leiden. Der Durchmesser jedes Leiters muss unbedingt allen vom Hersteller angegebenen Parametern entsprechen.

Jede Abweichung, selbst 15-20%, kann zu einer erheblichen Überhitzung der elektrischen Leitungen oder zum Schmelzen des Isoliermaterials führen, daher sollte der Wahl der Fläche oder Dicke des Leiters nicht nur in der Praxis, sondern auch unter dem Gesichtspunkt erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt werden Sicht der Theorie.

Querschnitt der Leiter

Die wichtigsten Parameter für die richtige Auswahl des Leiterquerschnitts spiegeln sich in den folgenden Empfehlungen wider:

• leiterdicke - ausreichend für ungehinderten Stromdurchgang bei maximal möglicher Erwärmung des Drahtes innerhalb von 60 ° C;
• leiterquerschnitt - ausreichend für einen starken Spannungsabfall, der die zulässigen Werte nicht überschreitet, was besonders bei sehr langen Leitungen und erheblichen Strömen wichtig ist.

Besonders zu beachten ist die maximale Betriebstemperatur, ab der Leiter und Schutzisolierung unbrauchbar werden.

Der Querschnitt des verwendeten Leiters und seine Schutzisolierung müssen unbedingt die volle mechanische Festigkeit und Zuverlässigkeit der elektrischen Verkabelung gewährleisten.

Leiterquerschnittsformel

Drähte haben in der Regel einen runden Querschnitt, jedoch müssen die zulässigen Stromstärken nach der Querschnittsfläche berechnet werden. Um die Querschnittsfläche in einem einadrigen oder mehrdrähtigen Leiter unabhängig zu bestimmen, wird der Mantel, der eine Isolierung darstellt, vorsichtig geöffnet und anschließend der Durchmesser in einem einadrigen Leiter gemessen.

Auch für Schulkinder wird die Fläche nach der bekannten physikalischen Formel ermittelt:

S = π x D²/4 oder S = 0,8 x D², wobei:

• S ist die Querschnittsfläche in mm 2 ;
• π ist die Zahl von π, der Standardwert ist 3,14;
• D ist der Durchmesser in mm.

Dirigent

Messungen an einer Litze erfordern ein vorheriges Auflockern sowie das anschließende Zählen der Anzahl aller Adern im Bündel. Dann wird der Durchmesser eines Bestandteils gemessen und die Querschnittsfläche gemäß der obigen Standardformel berechnet. In der Endphase der Messungen werden die Bereiche der Venen zusammengefasst, um die Indikatoren für ihren Gesamtquerschnitt zu bestimmen.

Um den Durchmesser des Drahtkerns zu bestimmen, wird ein Mikrometer oder ein Messschieber verwendet, aber wenn nötig, können Sie ein Standard-Schülerlineal oder einen Zentimeter verwenden. Die gemessene Ader des Drahtes muss mit zwei Dutzend Windungen so fest wie möglich auf den Stock gewickelt werden. Mit einem Lineal oder Zentimeter muss der Wickelabstand in mm gemessen werden, wonach die Indikatoren in der Formel verwendet werden:

D = l/n,

• l wird durch den Windungsabstand der Ader in mm dargestellt;
• n ist die Anzahl der Windungen.

Zu beachten ist, dass ein größerer Leitungsquerschnitt einen stromtechnischen Spielraum zulässt, wodurch die Belastung der Leitungen geringfügig überschritten werden kann.

Um den Drahtquerschnitt eines monolithischen Kerns unabhängig zu bestimmen, muss der Durchmesser des inneren Teils des Kabels ohne Schutzisolierung mit einem herkömmlichen Bremssattel oder Mikrometer gemessen werden.

Korrespondenztabelle für Drahtdurchmesser und deren Querschnittsfläche

Die Bestimmung eines Kabel- oder Drahtabschnitts nach einer physikalischen Standardformel gehört zu den eher mühsamen und komplexen Verfahren, die nicht die genauesten Ergebnisse garantieren, daher ist es ratsam, spezielle, vorgefertigte Tabellendaten für diesen Zweck zu verwenden.

Kabelkerndurchmesser	Abschnittsindikatoren	Leiter mit verseiltem Kupfertyp
		Leistung im Netzzustand 220 V	Strom	Leistung unter Netzbedingungen 380 V
1,12 mm	1,0 mm2	3,0 kW	14 A	5,3 kW
1,38 mm	1,5 mm2	3,3 kW	15 A	5,7 kW
1,59mm	2,0 mm2	4,1 kW	19A	7,2 kW
1,78 mm	2,5 mm2	4,6 kW	21A	7,9 kW
2,26 mm	4,0 mm2	5,9 kW	27 A	10,0 kW
2,76 mm	6,0 mm2	7,7 kW	34 A	12,0 kW
3,57 mm	10,0 mm2	11,0 kW	50 A	19,0 kW
4,51 mm	16,0 mm2	17,0 kW	80 A	30,0 kW
5,64 mm	25,0 mm2	22,0 kW	100 A	38,0 kW
6,68mm	35,0 mm2	29,0 kW	135 A	51,0 kW

Wie bestimmt man den Querschnitt einer Litze?

Litzendrähte sind auch als Litzen- oder flexible Kabel bekannt, bei denen es sich um einadrige Drähte handelt, die eng zu einem Bündel verdrillt sind.

Um den Querschnitt oder die Fläche von Litzendrähten unabhängig voneinander korrekt zu berechnen, muss zunächst der Querschnitt jedes Drahts im Bündel berechnet werden, wonach das Ergebnis mit seiner Gesamtzahl multipliziert werden sollte.

Stromstärke

( Wenn ).

Stromdichte

wo S- Querschnittsfläche des Leiters.

Stromdichte in einem Leiter

wo ist die Geschwindigkeit der geordneten Ladungsbewegung im Leiter, n- Ladungskonzentration, e- Grundladung.

Abhängigkeit des Widerstands von den Leiterparametern

wo l- Leiterlänge, S- Querschnittsfläche des Leiters, - spezifischer Widerstand, - spezifische Leitfähigkeit.

Widerstand gegen Temperatur

,

wo ist der Temperaturkoeffizient des Widerstands, ist der spezifische Widerstand bei .

Widerstand in Reihen- (a) und Parallelschaltung (b) von Leitern

wo ist der widerstand des leiters, n ist die Anzahl der Leiter.

Ohm'sches Gesetz:

für einen homogenen Kettenabschnitt

,

für einen inhomogenen Abschnitt der Kette

,

für geschlossenen Kreislauf

wo U- Spannung an einem homogenen Teil des Stromkreises, - Potentialunterschied an den Enden des Teilkreises, - EMK der Quelle, r- Innenwiderstand der Stromquelle.

Kurzschlussspannung

Aktuelle Arbeit im Laufe der Zeit t

Aktuelle Energie

Joule-Lenz-Gesetz (die Wärmemenge, die freigesetzt wird, wenn Strom durch einen Leiter fließt)

Stromquelle

Stromquelleneffizienz

.

Kirchhoff-Regeln

1) - für Knoten;

2) - für Konturen,

wo ist die algebraische Summe der Stärken der Ströme, die im Knoten zusammenlaufen, ist die algebraische Summe der EMF im Stromkreis.

2.1. An den Enden eines 5 m langen Kupferdrahtes wird eine Spannung von 1 V gehalten. Bestimmen Sie die Stromdichte im Draht (Widerstand des Kupfers). ).

SONDERN. b.

CD.

2.2. Ein 5-Ohm-Widerstand, ein Voltmeter und eine Stromquelle sind parallel geschaltet. Das Voltmeter zeigt eine Spannung von 10 V an. Wenn Sie den Widerstand durch einen anderen mit einem Widerstand von 12 Ohm ersetzen, zeigt das Voltmeter eine Spannung von 12 V an. Bestimmen Sie die EMK und den Innenwiderstand der Stromquelle. Ignorieren Sie den Strom durch das Voltmeter.

AB

CD.

2.3. Bestimmen Sie die Stromstärke in einem Stromkreis, der aus zwei Elementen mit einer EMF von 1,6 V und 1,2 V und Innenwiderständen von 0,6 Ohm bzw. 0,4 Ohm besteht, die durch dieselben Pole verbunden sind.

A B C D.

2.4. Die galvanische Zelle gibt bei einem Außenwiderstand von 0,5 Ohm einen Strom von 0,2 A. Ersetzt man den Außenwiderstand durch 0,8 Ohm, so beträgt der Strom im Stromkreis 0,15 A. Bestimmen Sie die Stärke des Kurzschlussstroms.

A B C D.

2.5. Eine Last wird an eine Stromquelle mit einer EMK von 12 V angeschlossen. Die Spannung an den Source-Anschlüssen beträgt 8 V. Bestimmen Sie den Wirkungsgrad der Stromquelle.

A B C D.

2.6. Die externe Stromquellenschaltung verbraucht 0,75 W Leistung. Bestimmen Sie die Stromstärke im Stromkreis, wenn die Quellen-EMK 2 V und der Innenwiderstand 1 Ohm beträgt.

A B C D.

2.7. Eine Stromquelle mit einer EMK von 12 V und einem Innenwiderstand von 1 Ohm wird an eine Last mit einem Widerstand von 9 Ohm angeschlossen. Finden Sie: 1) die Stromstärke im Stromkreis, 2) die im externen Teil des Stromkreises freigesetzte Leistung, 3) die in der Stromquelle verlorene Leistung, 4) die Gesamtleistung der Stromquelle, 5) die Effizienz der aktuelle Quelle.

2.8. Die Wicklung des Elektroboilers besteht aus zwei Abschnitten. Wenn eine Sektion eingeschaltet ist, kocht das Wasser nach 10 Minuten, wenn die andere, dann nach 20 Minuten. Nach wie vielen Minuten kocht das Wasser, wenn beide Teile eingeschaltet werden: a) nacheinander; b) parallel? Die Spannung an den Klemmen des Kessels und der Wirkungsgrad der Anlage sollten in allen Fällen als gleich angesehen werden.

A. [a) 30 min, b) 6,67 min] C. [a) 6,67 min; b) 30 Minuten]

C. [a) 10 min; b) 20 min] D. [a) 20 min; b) 10 Minuten]

2.9. Ein Amperemeter mit einem Widerstand von 0,18 Ohm ist für die Messung von Stromstärken bis 10 A ausgelegt. Welcher Widerstand sollte genommen werden und wie muss er eingeschaltet werden, damit dieses Amperemeter Stromstärken bis 100 A messen kann?

EIN V.

CD.

2.10. Ein Voltmeter mit einem Widerstand von 2000 Ohm ist für die Messung von Spannungen bis 30 V ausgelegt. Welchen Widerstand sollte ich nehmen und wie schalte ich ihn ein, damit dieses Voltmeter Spannungen bis 75 V messen kann?

EIN V.

CD.

2.11 .* Der Strom in einem Leiter mit einem Widerstand von 100 Ohm steigt innerhalb von 30 s gleichmäßig von 0 auf 10 A an. Wie viel Wärme wird während dieser Zeit im Leiter freigesetzt?

A B C D.

2.12.* Der Strom in einem Leiter mit einem Widerstand von 12 Ohm nimmt innerhalb von 10 s gleichmäßig von 5 A auf 0 ab. Wie viel Wärme wird in dieser Zeit im Leiter freigesetzt?

A B C D.

2.13.* Ein 3-Ohm-Leiter führt einen gleichmäßig ansteigenden Strom. Die in 8 s im Leiter freigesetzte Wärmemenge beträgt 200 J. Bestimmen Sie die Ladung, die in dieser Zeit durch den Leiter geflossen ist. Zum Anfangszeitpunkt war der Strom gleich Null.

A B C D.

2.14.* Der Strom in einem Leiter mit einem Widerstand von 15 Ohm steigt innerhalb von 5 s gleichmäßig von 0 auf ein bestimmtes Maximum an. Während dieser Zeit wurde im Leiter eine Wärmemenge von 10 kJ freigesetzt. Ermitteln Sie den Durchschnittswert des Stroms im Leiter für diesen Zeitraum.

A B C D.

2.15.* Der Strom im Leiter steigt innerhalb von 10 s gleichmäßig von 0 auf einen bestimmten Maximalwert an. Während dieser Zeit wurde im Leiter eine Wärmemenge von 1 kJ freigesetzt. Bestimmen Sie die Stromanstiegsgeschwindigkeit im Leiter, wenn sein Widerstand 3 Ohm beträgt.

A B C D.

2.16. Auf Abb. 2.1 = =, R 1 = 48 Ohm, R 2 = 24 Ohm, der Spannungsabfall U 2 am Widerstand R 2 beträgt 12 V. Bestimmen Sie unter Vernachlässigung des Innenwiderstands der Elemente die Stromstärke in allen Abschnitten des Stromkreises und die Widerstand R 3.

	R4

Reis. 2.1 Abb. 2.2 Abb. 2.3

2.17. Auf Abb. 2,2 = 2 V, R 1 = 60 Ohm, R 2 = 40 Ohm, R 3 = R 4 = 20 Ohm, R G = 100 Ohm. Bestimmen Sie die Stromstärke I G durch das Galvanometer.

2.18. Ermitteln Sie die Stromstärke in den einzelnen Zweigen der Wheatstone-Brücke (Abb. 2.2), vorausgesetzt, der durch das Galvanometer fließende Strom ist Null. EMF-Quelle 2 V, R 1 \u003d 30 Ohm, R 2 \u003d 45 Ohm, R 3 \u003d 200 Ohm. Ignorieren Sie den Innenwiderstand der Quelle.

2.19. Auf Abb. 2,3 = 10 V, = 20 V, = 40 V und Widerstand R 1 = R 2 = R 3 = 10 Ohm. Bestimmen Sie die Stärke der Ströme durch die Widerstände ( ich) und durch Quellen (). Ignorieren Sie den Innenwiderstand der Quellen. [ ich 1=1A, ich 2=3A, ich 3=2A,=2A,=0,=3A]

2.20. Auf Abb. 2,4 \u003d 2,1 V, \u003d 1,9 V, R 1 \u003d 45 Ohm, R 2 \u003d 10 Ohm, R 3 \u003d 10 Ohm. Finden Sie den Strom in allen Teilen des Stromkreises. Ignorieren Sie den Innenwiderstand der Elemente.

Reis. 2.4 Abb. 2.5 Abb. 2.6

2.21. Auf Abb. 2,5 Widerstände von Voltmetern sind gleich R 1 = 3000 Ohm und R 2 = 2000 Ohm; R 3 \u003d 3000 Ohm, R 4 \u003d 2000 Ohm; \u003d 200 V. Finden Sie die Messwerte von Voltmetern in den folgenden Fällen: a) Schlüssel Zuöffnen, b) Schlüssel Zu geschlossen. Ignorieren Sie den Innenwiderstand der Quelle. [a) U 1 \u003d 120 V, U 2 \u003d 80 V, b) U 1 \u003d U 2 \u003d 100 V]

2.22. Auf Abb. 2,6 \u003d \u003d 1,5 V, Innenwiderstände der Quellen r 1 \u003d r 2 \u003d 0,5 Ohm, R 1 \u003d R 2 \u003d 2 Ohm, R 3 \u003d 1 Ohm. Der Widerstand des Milliamperemeters beträgt 3 Ohm. Finden Sie den Milliamperemeter-Wert.

2.23. Auf Abb. 2,7 = = 110 V, R 1 = R 2 = 200 Ohm, Voltmeterwiderstand 1000 V. Finden Sie den Voltmeterwert. Ignorieren Sie den Innenwiderstand der Quellen.

Reis. 2.7 Abb. 2.8 Abb. 2.9

2.24. Auf Abb. 2,8 \u003d \u003d 2 V, die Innenwiderstände der Quellen betragen 0,5 Ohm, R 1 \u003d 0,5 Ohm, R 2 \u003d 1,5 Ohm. Finden Sie den Strom in allen Teilen des Stromkreises.

2.25. Auf Abb. 2,9 = = 100 V, R 1 = 20 Ohm, R 2 = 10 Ohm, R 3 = 40 Ohm, R 4 = 30 Ohm. Finden Sie den Messwert des Amperemeters. Ignorieren Sie den Innenwiderstand der Quellen und des Amperemeters.

2.26. Welchen Strom zeigt das Amperemeter in Abb. 2.10, dessen Widerstand R A \u003d 500 Ohm, wenn \u003d 1 V, \u003d 2 V, R 3 \u003d 1500 Ohm und der Spannungsabfall am Widerstand R 2 1 V beträgt. Vernachlässigen Sie den Innenwiderstand der Quellen.

2.27. Auf Abb. 2,11 \u003d 1,5 V, \u003d 1,6 V, R 1 \u003d 1 kOhm, R 2 \u003d 2 kOhm. Bestimmen Sie die Messwerte des Voltmeters, wenn sein Widerstand R V \u003d 2 kOhm beträgt. Ignorieren Sie den Quellenwiderstand.

		v
	SONDERN
		v

Reis. 2.10 Abb. 2.11 Abb. 2.12

2.28. Auf Abb. 2.12 Widerstand R 1 \u003d 5 Ohm, R 2 \u003d 6 Ohm, R 3 \u003d 3 Ohm. Finden Sie den Messwert des Amperemeters, wenn das Voltmeter 2,1 V anzeigt. Vernachlässigen Sie den Widerstand der Quelle und des Amperemeters.

2.29 . Bestimmen Sie die EMF der Quelle in der Schaltung in Abb. 2.13, wenn die Stärke des durchfließenden Stroms 0,9 A beträgt, beträgt der Innenwiderstand der Quelle 0,4 Ohm. R 1 \u003d 30 Ohm, R 2 \u003d 24 Ohm, R 3 \u003d 50 Ohm, R 4 \u003d 40 Ohm, R 5 \u003d 60 Ohm.

2.30. Finden Sie die Amperemeter-Messwerte in der Schaltung in Abb. 2.14, wenn die EMF 19,8 V beträgt, beträgt der Innenwiderstand 0,4 Ohm, R 1 \u003d 30 Ohm, R 2 \u003d 24 Ohm, R 3 \u003d 50 Ohm, R 4 \u003d 40 Ohm, R 5 \u003d 60 Ohm .

Reis. 2.13 Abb. 2.14 Abb. 2.15

2.31 . Finden Sie die Werte aller Widerstände in der Schaltung in Abb. 2.15, wenn ein Strom von 0,4 µA durch den Widerstand R 1 fließt, ein Strom von 0,7 µA durch den Widerstand R 2, 1,1 µA durch den Widerstand R 3 fließt kein Strom durch den Widerstand R 4. Ignorieren Sie den Innenwiderstand der Elemente. E 1 \u003d 1,5 V; E 2 \u003d 1,8 V.

Reis. 2.16 Abb. 2.17 Abb. 2.18

2.32. Bestimmen Sie E 1 und E 2 in der Schaltung in Abb. 2.16, wenn R 1 \u003d R 4 \u003d 2 Ohm, R 2 \u003d R 3 \u003d 4 Ohm. Der durch den Widerstand R 3 fließende Strom beträgt 1 A, und durch den Widerstand R 2 fließt kein Strom. Innenwiderstände der Elemente r 1 = r 2 = 0,5 Ohm.

2.33. Bestimmen Sie die Stromstärke in allen Abschnitten des Stromkreises in der Schaltung in Abb. 2.17, wenn E 1 \u003d 11 V, E 2 \u003d 4 V, E 3 \u003d 6 V, R 1 \u003d 5 Ohm, R 2 \u003d 10 Ohm, R 3 \u003d 2 Ohm. Innenwiderstandsquellen r 1 = r 2 = r 3 = 0,5 Ohm.

2.34. Im Diagramm in Abb. 2.18 R 1 \u003d 1 Ohm, R 2 \u003d 2 Ohm, R 3 \u003d 3 Ohm, der Strom durch die Quelle beträgt 2A, die Potentialdifferenz zwischen den Punkten 1 und 2 gleich 2 V. Finden Sie den Widerstand R 4 .

Elektromagnetismus

Grundlegende Formeln

Die magnetische Induktion hängt mit der magnetischen Feldstärke durch die Beziehung zusammen

wo - magnetische Konstante,

Magnetische Permeabilität eines isotropen Mediums.

Das Prinzip der Überlagerung magnetischer Felder

wo ist die magnetische Induktion, die durch jeden Strom oder jede bewegte Ladung separat erzeugt wird.

Die magnetische Induktion des Feldes, das von einem unendlich langen geraden stromdurchflossenen Leiter erzeugt wird,

wo ist der Abstand vom bestromten Leiter bis zu dem Punkt, an dem die magnetische Induktion bestimmt wird.

Magnetische Induktion des Feldes, das von einem geradlinigen Leiter mit einem Strom endlicher Länge erzeugt wird

,

wo sind die Winkel zwischen dem Stromelement und dem Radiusvektor, der vom betrachteten Punkt zu den Enden des Leiters gezogen wird.

Magnetfeldinduktion im Zentrum eines kreisförmigen Leiters mit Strom

wo ist der radius des kreises.

Magnetfeldinduktion auf der Achse eines kreisförmigen Leiters mit Strom

,

wo ist der Radius einer kreisförmigen Spule, ist der Abstand von der Mitte der Spule zu dem Punkt, an dem die magnetische Induktion bestimmt wird.

Magnetfeldinduktion in einem Toroid und einer unendlich langen Magnetspule

wo ist die Anzahl der Windungen pro Längeneinheit des Solenoids (Toroid).

Magnetfeldinduktion auf der Achse eines Solenoids endlicher Länge

,

wo sind die Winkel zwischen der Achse der Spule und dem Radiusvektor, der von einem bestimmten Punkt zu den Enden der Spule gezogen wird.

Amperekraft, die auf ein Leiterelement mit Strom in einem Magnetfeld einwirkt,

wo ist der Winkel zwischen den Richtungen des Stroms und der magnetischen Induktion des Feldes.

Magnetisches Moment des Stromkreises

wo ist die Fläche der Kontur,

Der Einheitsnormalenvektor (positiv) zur Konturebene.

Das Drehmoment, das auf einen stromdurchflossenen Stromkreis wirkt, der sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld befindet, ist

,

wo ist der Winkel zwischen der Richtung der Normalen zur Konturebene und der Magnetfeldinduktion.

Die Wechselwirkungskraft zwischen zwei geraden parallelen Leitern mit Strömen und

,

Wo ist die Länge des Leiters, ist der Abstand zwischen ihnen.

Magnetfluss durch das Pad

wobei , der Winkel zwischen der Richtung des magnetischen Induktionsvektors und der Normalen zur Stelle ist.

Magnetischer Fluss eines inhomogenen Feldes durch eine beliebige Oberfläche

wo vollflächig integriert wird.

Magnetischer Fluss eines gleichförmigen Feldes durch eine ebene Fläche

Die Arbeit, einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld zu bewegen

wo ist der magnetische Induktionsfluss, den der Leiter während seiner Bewegung durchquert.

Die Lorentzkraft, die auf ein bewegtes geladenes Teilchen in einem Magnetfeld wirkt, ist

wo ist die Ladung des Teilchens, ist die Geschwindigkeit des Teilchens, ist der Winkel zwischen den Richtungen der Teilchengeschwindigkeit und der Magnetfeldinduktion.

E.D.S. Induktion

Die Potentialdifferenz an den Enden eines sich in einem Magnetfeld bewegenden Leiters beträgt

wo ist die Geschwindigkeit des Leiters, ist die Länge des Leiters, ist der Winkel zwischen den Richtungen der Geschwindigkeit des Leiters und der magnetischen Induktion des Feldes.

E.D.S. Selbstinduktion

wo ist die induktivität der schaltung.

Solenoid-Induktivität

,

Wo ist die Querschnittsfläche des Solenoids, ist die Länge des Solenoids, ist die Gesamtzahl der Windungen.

Die Energie des Magnetfeldes des Stromkreises

Volumetrische Energiedichte des Magnetfelds

.

3.1. Auf Abb. 3.1 zeigt einen Abschnitt zweier geradliniger unendlich langer stromdurchflossener Leiter. Der Wechselstromabstand zwischen den Leitern beträgt 10 cm, I 1 \u003d 20 A, I 2 \u003d 30 A. Finden Sie die magnetische Induktion des Feldes, das durch die Ströme I 1 und I 2 an den Punkten M 1, M 2 und M 3 verursacht wird. Abstände M 1 A \u003d 2 cm, AM 2 \u003d 4 cm und CM 3 \u003d 3 cm.

EIN V.

CD.

3.2. Lösen Sie das vorherige Problem, vorausgesetzt, dass die Ströme in einem fließen

Richtung.

EIN V.

CD.

3.3. Zwei geradlinige unendlich lange Leiter stehen senkrecht aufeinander und liegen in der gleichen Ebene (Abb. 3.2). Finden Sie die magnetische Induktion des Feldes an den Punkten M 1 und M 2, wenn I 1 \u003d 2 A und I 2 \u003d 3 A. Abstände AM 1 \u003d AM 2 \u003d 1 cm, DM 1 \u003d CM 2 \u003d 2 cm.

Reis. 3.2 Abb. 3.3

EIN V.

CD.

3.4. Zwei geradlinige unendlich lange Leiter stehen senkrecht zueinander und liegen in zueinander senkrechten Ebenen (Abb. 3.3). Finden Sie die magnetische Induktion des Feldes an den Punkten M 1 und M 2, wenn I 1 \u003d 2 A und I 2 \u003d 3 A. Abstände AM 1 \u003d AM 2 \u003d 1 cm und AC \u003d 2 cm.

EIN V.

CD.

3.5. Auf Abb. 3.4 zeigt einen Ausschnitt aus drei geradlinigen unendlich langen stromdurchflossenen Leitern. Abstände AC=CD=5 cm; Ich 1 = Ich 2 = Ich; Ich 3 \u003d 2Ich. Finden Sie einen Punkt auf der Geraden AD, an dem die durch die Ströme I 1 , I 2 , I 3 verursachte magnetische Feldinduktion gleich Null ist.

AB

CD.

3.6. Lösen Sie das vorherige Problem unter der Bedingung, dass alle Ströme in die gleiche Richtung fließen.

AB

CD.

3.7. Zwei Kreisbögen mit je 4 cm Radius liegen in parallelen Ebenen im Abstand von 0,1 m zueinander. Durch die Windungen fließen Ströme I 1 \u003d I 2 \u003d 2 A. Finden Sie die Magnetfeldinduktion auf der Achse der Windungen an einem Punkt, der sich in gleichem Abstand von ihnen befindet. Die Ströme in den Spulen fließen in die gleiche Richtung.

A B C D.

3.8. Lösen Sie das vorherige Problem unter der Bedingung, dass die Ströme in entgegengesetzte Richtungen fließen.

A B C D.

3.9. Durch einen abgewinkelten langen Leiter fließt ein Strom von 2A. Finden Sie die magnetische Induktion des Feldes an einem Punkt, der auf der Winkelhalbierenden dieses Winkels liegt und 10 cm vom Scheitelpunkt des Winkels entfernt ist.

A B C D.

3.10. Entlang eines in Form eines Rechtecks ​​mit Seiten gebogenen Leiters a= 8 cm und in\u003d 12 cm, Strom fließt mit Kraft ich\u003d 50 A. Bestimmen Sie die Stärke und magnetische Induktion des Feldes am Schnittpunkt der Diagonalen des Rechtecks.

EIN V.

CD.

3.11. Durch einen Drahtrahmen, der die Form eines regelmäßigen Sechsecks hat, fließt ein Strom der Stärke I = 2 A. In diesem Fall bildet sich in der Mitte des Rahmens ein Magnetfeld B = 41,4 μT aus. Finden Sie die Länge des Drahtes heraus, aus dem der Rahmen besteht.

A B C D.

3.12. Ein kreisförmig gebogener Leiter führt Strom. Das Magnetfeld im Mittelpunkt des Kreises ist B = 6,28 μT. Ohne die Stromstärke im Leiter zu ändern, erhielt er die Form eines Quadrats. Bestimmen Sie die magnetische Induktion des Feldes im Schnittpunkt der Diagonalen dieses Quadrats.

A.B.D.

3.13. Die Magnetwicklung enthält zwei Lagen eng benachbarter Drahtwindungen mit einem Durchmesser von d = 0,2 mm. Bestimmen Sie die magnetische Induktion des Feldes auf der Achse des Elektromagneten, wenn der Strom durch den Draht I = 0,5 A fließt.

A B C D.

3.14. Ein dünner Ring mit einer Masse von 15 g und einem Radius von 12 cm trägt eine gleichmäßig verteilte Ladung mit einer linearen Dichte von 10 nC/m. Der Ring dreht sich gleichmäßig mit einer Frequenz von 8 s –1 um eine Achse, die senkrecht zur Ebene des Rings steht und durch seinen Mittelpunkt geht. Bestimmen Sie das Verhältnis des magnetischen Moments des vom Ring erzeugten Kreisstroms zu seinem Drehimpuls.

A B C D.

3.15. In zwei unendlich langen geraden parallelen Leitern, deren Abstand 25 cm beträgt, fließen Ströme von 20 und 30 A in entgegengesetzter Richtung. Bestimmen Sie die magnetische Induktion des Feldes an einem Punkt im Abstand von 30 cm vom ersten und 40 cm vom zweiten Leiter.

ABCD [27,0 μT]

3.16. Bestimmen Sie die magnetische Induktion des Feldes auf der Achse eines dünnen Drahtrings mit einem Radius von 10 cm, durch den ein Strom von 10 A fließt, an einem Punkt, der 15 cm von der Mitte des Rings entfernt ist.

A B C D.

3.17. Durch einen in Form eines Quadrats gebogenen Draht mit einer Seitenlänge von 60 cm fließt ein Gleichstrom von 3 A. Bestimmen Sie die magnetische Induktion des Felds in der Mitte des Quadrats.

A B C D.

3.18. Der durch einen Drahtring aus Kupferdraht mit einem Querschnitt von 1,0 mm 2 fließende Strom erzeugt im Zentrum des Rings eine magnetische Feldinduktion von 0,224 mT. An den Enden des den Ring bildenden Drahtes liegt eine Potentialdifferenz von 0,12 V an. Welcher Strom fließt durch den Ring?

A. V. S. [2 A] D.

3.19. Ein Strom von 2 A, der durch eine 30 cm lange Spule fließt, erzeugt in ihr eine Magnetfeldinduktion von 8,38 mT. Wie viele Windungen hat die Spule? Betrachten Sie den Durchmesser der Spule im Vergleich zu ihrer Länge als klein.

A B C D.

3.20. Ein unendlich langer Draht bildet eine kreisförmige Schleife, die den Draht tangiert. Der Radius der Schleife beträgt 8 cm, durch den Draht fließt ein Strom von 5 A. Finden Sie die Induktion des Magnetfelds im Zentrum der Schleife.

A B C D.

3.21*. Finden Sie die Verteilung der magnetischen Induktion des Feldes entlang der Achse einer kreisförmigen Spule mit einem Durchmesser von 10 cm, durch die ein Strom von 10 A fließt. Erstellen Sie alle 2 cm eine Wertetabelle für Werte im Intervall 0-10 cm und erstellen Sie ein Diagramm mit einer Skala. [ ] .

3.22*. Bestimmen Sie mit Hilfe des Vektorzirkulationssatzes die magnetische Feldinduktion auf der Achse eines kernlosen Ringkerns, durch dessen Wicklung mit 300 Windungen ein Strom von 1A fließt. Der Außendurchmesser des Toroids beträgt 60 cm, der Innendurchmesser 40 cm.

3.23. Zwei unendlich geradlinig parallele Leiter mit gleichen Strömen, die in dieselbe Richtung fließen, haben voneinander den Abstand R. Um sie auf den Abstand 3R auseinander zu bewegen, werden für jeden Zentimeter Leiterlänge 220 nJ Arbeit aufgewendet. Bestimmen Sie die Stromstärke in den Leitern.

A B C D.

3.24. Ein gerader 20 cm langer Leiter, durch den ein Strom von 40 A fließt, befindet sich in einem homogenen Magnetfeld mit einer Induktion von 0,5 T. Welche Arbeit wird von den Feldkräften geleistet, die den Leiter um 20 cm bewegen, wenn die Bewegungsrichtung senkrecht zu den magnetischen Induktionslinien und dem Leiter ist.

A B C D.

3.25. In einem gleichmäßigen Magnetfeld, dessen Induktion 0,5 T beträgt, bewegt sich der Leiter gleichmäßig mit einer Geschwindigkeit von 20 cm / s senkrecht zum Feld. Die Länge des Leiters beträgt 10 cm, durch den Leiter fließt ein Strom von 2A. Finden Sie die Kraft, die erforderlich ist, um den Leiter zu bewegen.

A B C D.

3.26. Magnetische Induktion eines homogenen Feldes 0,4 T. In diesem Feld bewegt sich ein 1 m langer Leiter gleichmäßig mit einer Geschwindigkeit von 15 cm / s, so dass der Winkel zwischen dem Leiter und der Feldinduktion gleich ist. Durch den Leiter fließt ein Strom von 1A. Finden Sie die Arbeit, den Dirigenten in 10 s Bewegung zu bewegen.

A B C D.

3.27. Ein 1 m langer Leiter befindet sich senkrecht zu einem homogenen Magnetfeld mit einer Induktion von 1,3 T. Bestimmen Sie den Strom im Leiter, wenn er sich mit einer Geschwindigkeit von 10 cm / s in einer senkrechten Richtung bewegt

Feld und Leiter, für 4 s wird die Energie von 10 J aufgewendet, um den Leiter zu bewegen.

A B C D.

3.28. In einem gleichmäßigen Magnetfeld mit einer Induktion von 18 μT in einer Ebene senkrecht zu den Induktionslinien befindet sich ein flacher kreisförmiger Rahmen, der aus 10 Windungen mit einer Fläche von jeweils 100 cm 2 besteht. In der Rahmenwicklung fließt ein Strom von 3A. Welche Richtung sollte der Strom in der Schleife haben, damit die Feldkräfte positive Arbeit leisten, wenn sie um einen der Durchmesser gedreht wird? Welchen Umfang hat diese Arbeit?

A B C D.

3.29. In einem homogenen Magnetfeld mit einer Induktion von 10 mT wird ein Rechteckkreis mit einer Seitenlänge von 20 cm frei aufgebaut, durch den ein Strom von 20 A fließt. Bestimmen Sie die Änderung der potentiellen Energie der Kontur beim Drehen um eine in der Ebene der Kontur liegende Achse um einen Winkel.

A B C D.

3.30. Durch eine kreisförmige Spule mit einem Radius von 15 cm fließt ein Strom von 10A. Die Spule befindet sich in einem homogenen Magnetfeld mit einer Induktion von 40 mT, so dass die Normale zur Konturebene einen Winkel mit dem magnetischen Induktionsvektor bildet. Bestimmen Sie die Änderung der potentiellen Energie des Stromkreises, wenn er um einen Winkel in Richtung des zunehmenden Winkels gedreht wird.

A B C D.

3.31. Ein runder Rahmen mit einer Stromfläche von 20 cm 2 wird parallel zum Magnetfeld mit einer Induktion von 0,2 T fixiert und es wirkt ein Drehmoment von 0,6 mN·m. Als der Rahmen losgelassen wurde, schaltete er ein und seine Winkelgeschwindigkeit wurde 20 s –1 . Bestimmen Sie die Stärke des im Rahmen fließenden Stroms.

A. B. C. D. [15 A]

3.32. Zwei lange horizontale Leiter sind im Abstand von 8 mm parallel zueinander. Der obere Leiter ist bewegungslos fixiert, während der untere frei darunter hängt. Welcher Strom muss durch den oberen Draht fließen, damit der untere hängen kann, ohne herunterzufallen? Durch den unteren fließt ein Strom von 1A und die Masse jedes Zentimeters der Leiterlänge beträgt 2,55 mg.

A B C D.

3.33 . Der magnetische Induktionsfluss durch die Querschnittsfläche des Solenoids (ohne Kern) beträgt 5 μWb. Die Magnetspule hat eine Länge von 35 cm. Bestimmen Sie das magnetische Moment dieser Magnetspule.

A B C D.

3.34. Eine kreisförmige Kontur wird in ein homogenes Magnetfeld gebracht, so dass die Ebene der Kontur senkrecht zu den Feldlinien steht. Magnetfeldinduktion 0,2 T. Durch die Schaltung fließt ein Strom von 2A. Der Radius der Kontur beträgt 2 cm Welche Arbeit wird verrichtet, wenn die Kontur um gedreht wird?

A B C D.

3.35*. Neben einem langen geraden Draht, der einen Strom von 30 A führt, befindet sich ein quadratischer Rahmen mit einem Strom von 2 A. Der Rahmen und der Draht liegen in derselben Ebene. Die Achse des Rahmens, die durch die Mittelpunkte der gegenüberliegenden Seiten verläuft, ist parallel zum Draht und hat einen Abstand von 30 mm von ihm. Rahmenseite 20 mm. Ermitteln Sie die Arbeit, die ausgeführt werden muss, um den Rahmen um seine Achse um zu drehen. .

3.36*. Zwei gerade lange Leiter haben einen Abstand von 10 cm zueinander. Die Leiter führen Ströme von 20A und 30A. Welche Arbeit pro Längeneinheit der Leiter muss geleistet werden, um diese Leiter auf einen Abstand von 20 cm zu schieben? .

3.37. Ein durch eine Potentialdifferenz von 0,5 kV beschleunigtes Proton, das in ein homogenes Magnetfeld mit einer Induktion von 0,1 T fliegt, bewegt sich im Kreis. Bestimmen Sie den Radius dieses Kreises.

A B C D.

3.38. Ein Alphateilchen mit einer Geschwindigkeit von 2 Mm/s fliegt unter einem Winkel in ein Magnetfeld mit einer Induktion von 1 T. Bestimmen Sie den Radius der Windung der Helix, die das Alpha-Teilchen beschreiben wird?

A B C D.

3.39. Senkrecht zum elektrischen Feld, dessen Stärke 10 V/m beträgt, wird ein Magnetfeld mit einer Induktion von 126 μT gerichtet. Ein mit einiger Geschwindigkeit fliegendes Ion fliegt in diese gekreuzten Felder. Mit welcher Geschwindigkeit bewegt es sich geradeaus?

A B C D.

3.40. Ein durch eine Potentialdifferenz von 6 kV beschleunigtes Elektron fliegt schräg zur Feldrichtung in ein homogenes Magnetfeld und beginnt sich entlang einer Helix zu bewegen. Die magnetische Induktion des Feldes beträgt 130 mT. Finde die Steigung der Spirale.

AVS [1,1 cm] D.

3.41. Das Proton flog schräg zur Richtung der Feldlinien in ein homogenes Magnetfeld und bewegt sich in einer Spirale mit einem Radius von 2,5 cm und einer Magnetfeldinduktion von 0,05 T. Finden Sie die kinetische Energie des Protons.

EIN V.

CD.

3.42. Bestimmen Sie die Frequenz eines Elektrons auf einer Kreisbahn in einem Magnetfeld mit einer Induktion von 1 T. Wie ändert sich die Umdrehungsfrequenz, wenn statt eines Elektrons ein Alphateilchen rotiert?

3.43. Ein Proton und ein Alpha-Teilchen, beschleunigt durch die gleiche Potentialdifferenz, fliegen in ein einheitliches Magnetfeld. Wie oft ist der Krümmungsradius der Protonenflugbahn kleiner als der Krümmungsradius der Alphateilchenflugbahn?

A B C D.

3.44. Ein Teilchen mit einer Elementarladung flog in ein homogenes Magnetfeld mit einer Induktion von 0,05 T. Bestimmen Sie den Drehimpuls, den das Teilchen hatte, wenn es sich in einem Magnetfeld bewegte, wenn seine Flugbahn ein Kreisbogen mit einem Radius von 0,2 mm war.

EIN V.

CD.

3.45. Ein Elektron bewegt sich in einem homogenen Magnetfeld mit einer Induktion von 31,4 mT auf einer Kreisbahn. Bestimmen Sie die Umlaufzeit des Elektrons.

A B C D.

3.46. Finden Sie das Verhältnis q / m für ein geladenes Teilchen, wenn es mit einer Geschwindigkeit von 10 8 cm / s in ein gleichmäßiges Magnetfeld mit einer Stärke von 2 10 5 A / m fliegt und sich entlang eines Kreisbogens mit einem Radius von bewegt 8,3 cm Die Richtung der Teilchengeschwindigkeit ist senkrecht zur Richtung des Magnetfelds.

A B C D.

3.47. Ein durch eine Potentialdifferenz von 3 kV beschleunigtes Elektron fliegt schräg zu seiner Achse in das Magnetfeld des Solenoids ein. Die Anzahl der Amperewindungen des Solenoids beträgt 5000. Die Länge des Solenoids beträgt 26 cm. Finden Sie die Stufe der Schraubenbahn eines Elektrons im Magnetfeld des Solenoids.

A B C D.

3.48. Ein geladenes Teilchen bewegt sich in einem Magnetfeld auf einer Kreisbahn mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/s. Die magnetische Induktion des Feldes beträgt 0,3 T. Der Radius des Kreises beträgt 4 cm Bestimmen Sie die Ladung des Teilchens, wenn seine kinetische Energie mit 12 keV bekannt ist.

EIN V.

CD.

3.49*. Der Serpuchow-Protonenbeschleuniger beschleunigt diese Teilchen auf eine Energie von 76 GeV. Wenn wir das Vorhandensein von Beschleunigungslücken ignorieren, können wir davon ausgehen, dass sich beschleunigte Protonen auf einem Kreis mit einem Radius von 236 m bewegen und von einem Magnetfeld senkrecht zur Bahnebene darauf gehalten werden. Finden Sie das erforderliche Magnetfeld. .

3.50*. Das geladene Teilchen passierte eine beschleunigende Potentialdifferenz von 104 V und flog in rechtwinklig gekreuzte elektrische (E = 100 V/m) und magnetische (B = 0,1 T) Felder. Bestimmen Sie das Verhältnis der Ladung eines Teilchens zu seiner Masse, wenn das Teilchen, wenn es sich senkrecht zu beiden Feldern bewegt, keine Abweichungen von einer geradlinigen Bahn erfährt. .

3.51. In einem homogenen Magnetfeld mit einer Induktion von 0,1 T dreht sich ein Rahmen mit 1000 Windungen gleichmäßig. Rahmenfläche 150 cm 2 . Der Rahmen macht 10 U / min. Bestimmen Sie die maximale EMK. gerahmte Induktion. Die Rotationsachse liegt in der Rahmenebene und steht senkrecht zur Feldrichtung.

A B C D.

3.52. Die Drahtspule befindet sich senkrecht zum Magnetfeld, dessen Induktion gemäß dem Gesetz B = B o (1 + e bis t) variiert, wobei B o = 0,5 T, k = 1 s -1. Ermitteln Sie den Wert der in der Spule induzierten EMK zu einem Zeitpunkt von 2,3 s. Die Spulenfläche beträgt 0,04 m 2 .

A B C D.

3.53. Ein quadratischer Rahmen aus Kupferdraht wird in ein Magnetfeld mit einer Induktion von 0,1 T gebracht. Die Querschnittsfläche des Drahtes beträgt 1 mm 2 , die Fläche des Rahmens 25 cm 2 . Die Normale zur Rahmenebene ist parallel zu den Feldlinien. Welche Ladung geht durch den Rahmen, wenn das Magnetfeld verschwindet? Der spezifische Widerstand von Kupfer beträgt 17 nOhm m.

A B C D.

3.54. Ein Ring aus Aluminiumdraht wird in ein Magnetfeld senkrecht zu den magnetischen Induktionslinien gebracht. Ringdurchmesser 20 cm, Drahtdurchmesser 1 mm. Bestimmen Sie die Änderungsrate des Magnetfelds, wenn die Stärke des Induktionsstroms im Ring 0,5 A beträgt. Der spezifische Widerstand von Aluminium beträgt 26 nOhm m.

A B C D.

3.55. In einem Magnetfeld mit einer Induktion von 0,25 T rotiert ein 1 m langer Stab mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit von 20 rad/s. Die Rotationsachse geht durch das Stabende parallel zu den Feldlinien. Finden Sie e.m.f. Induktion an den Enden des Stabes.

A B C D.

3.56. Ein Drahtring mit einem Widerstand von 1 mΩ wird in ein homogenes Magnetfeld mit einer Induktion von 0,4 T gebracht. Die Ebene des Rings bildet mit den Induktionslinien einen Winkel. Bestimmen Sie die Ladung, die durch den Ring fließt, wenn er aus dem Feld gezogen wird. Die Fläche des Rings beträgt 10 cm2.

A B C D.

3.57. Eine Spule mit 10 Windungen, jede mit einer Fläche von 4 cm 2 , wird in ein gleichmäßiges Magnetfeld gebracht. Die Achse der Spule ist parallel zu den Feldinduktionslinien. Die Spule wird an ein ballistisches Galvanometer mit einem Widerstand von 1000 Ohm angeschlossen, der Spulenwiderstand kann vernachlässigt werden. Beim Herausziehen der Spule aus dem Feld flossen 2 µC durch das Galvanometer. Bestimmen Sie die Feldinduktion.

A B C D.

3.58. Auf einen Stab aus unmagnetischem Material von 50 cm Länge und 2 cm 2 Querschnitt wird ein Draht in einer Lage gewickelt, so dass pro Zentimeter Stablänge 20 Windungen vorhanden sind. Bestimmen Sie die Energie des Magnetfelds des Elektromagneten, wenn der Strom in der Wicklung 0,5 A beträgt.

A B C D.

3.59. Ermitteln Sie die Potentialdifferenz an den Enden der Fahrzeugachse, die sich bei einer horizontalen Fahrt mit einer Geschwindigkeit von 120 km/h bei einer Achslänge von 1,5 m und einer vertikalen Komponente der Erdmagnetfeldstärke von 40 A/m einstellt.

A B C D.

3.60. Eine Drahtspule wird auf eine Magnetspule mit einer Länge von 20 cm und einer Querschnittsfläche von 30 cm 2 gelegt. Die Magnetwicklung hat 320 Windungen und wird von einem Strom von 3A durchflossen. Was für ein EMF wird wiederum induziert auf die Magnetspule, wenn der Strom in der Magnetspule innerhalb von 0,001 s verschwindet?

AVC [0,18 V] D.

3.61. Eine Spule mit 10 cm Durchmesser und 500 Windungen befindet sich in einem Magnetfeld. Die Achse der Spule ist parallel zu den Linien der magnetischen Feldinduktion. Was ist der durchschnittliche Wert von emf. Induktion in der Spule, wenn die Magnetfeldinduktion innerhalb von 0,1 s von Null auf 2 T ansteigt?

A B C D.

3.62*. Ein Schwungrad mit einem Durchmesser von 3 m dreht sich mit einer Drehzahl von 3000 U/min um eine horizontale Achse. Bestimmen Sie die zwischen Felge und Radachse induzierte EMK, wenn die Radebene einen Winkel mit der Ebene des magnetischen Meridians bildet. Die horizontale Komponente des Erdmagnetfeldes beträgt 20 μT. .

3.63*. In der Ebene des magnetischen Meridians befindet sich ein Kupferreifen mit einer Masse von 5 kg. Welche Ladung wird in ihm induziert, wenn er um die vertikale Achse gedreht wird? Die horizontale Komponente des Erdmagnetfeldes beträgt 20 μT. Die Dichte von Kupfer beträgt 8900 kg / m 3, der spezifische Widerstand von Kupfer beträgt 17 nOhm m. .

3.64*. In einem homogenen Magnetfeld, dessen Induktion 0,5 T beträgt, dreht sich eine Spule mit 200 dicht nebeneinander liegenden Windungen gleichmäßig mit einer Frequenz von 300 min -1 . Die Querschnittsfläche der Spule beträgt 100 cm 2 . Die Rotationsachse steht senkrecht auf der Spulenachse und der Richtung des Magnetfeldes. Bestimmen Sie die maximal in der Spule induzierte EMK. .

Der Kupferleiter hat eine Länge von 500 m und eine Querschnittsfläche von 0,5 mm2. A) Wie hoch ist die Stromstärke im Leiter, wenn die Spannung an seinen Enden 12 V beträgt? Widerstand von Kupfer 1,7 mal 10 -8 Potenzen Ohm mal m b) Bestimmen Sie die Geschwindigkeit der geordneten Bewegung von Elektronen. Die Konzentration der freien Bewegung für Kupfer gleich 8,5 mal 10 hoch 28 Meter minus 3 Grad und der Elektronenladungsmodul gleich 1,6 mal 10 hoch minus 19 Grad C c) Ein zweiter Kupferleiter mit doppeltem Durchmesser war mit dem ersten Leiter in Reihe geschaltet. Welche Geschwindigkeit wird die geordnete Bewegung der Elektronen im zweiten Leiter haben?

Lösung zu Frage a)
Was wissen wir über Strom, Spannung und Widerstand?

I=U/R, U=I*R
I - Strom in Ampere,
U - Spannung in Volt
R - Widerstand in Ohm
Was ist ein Strom von 1 Ampere?
Dies ist ein solcher Strom, bei dem in 1 Sekunde eine Ladung von 1 Coulomb durch den Leiter fließt.
1 A = 1 C/s(1 Ampere entspricht 1 Coulomb pro Sekunde)
Was wissen wir von den Bedingungen?
U = 12 V - Spannung
p \u003d 1,7 * 10e-8 Ohm * m - spezifischer Widerstand "ro" (der Widerstandswert eines Leiters mit einem Querschnitt von 1 Quadratmeter und einer Länge von 1 Meter).
Unser Leiter hat einen Querschnitt S = 0,5 mm ^ 2 oder 0,0000005 m ^ 2 oder 0,5 * 10e-6 m ^ 2 (in einem Quadratmeter 1000000 Quadratmillimeter - 1000 * 1000) und eine Länge L = 500 m
Wir erhalten den Widerstand des Leiters
R=p*L/S\u003d 1,7 * 10e-8 * 500 / 0,5 * 10e-6 \u003d 0,000000017 * 500 / 0,0000005 \u003d 17 Ohm
Der Strom ist dann:
I=U/R\u003d 12 / 17 A (0,706 Ampere)
Lösung zu Frage b)
Der Strom I wird auch in Form der folgenden Größen ausgedrückt:
I=e*n*S*Vav
e - Elektronenladung, C
n - Elektronenkonzentration, Stück/m^3 (Stück pro Kubikmeter)
S - Schnittfläche, m^2
Waw - mittlere Geschwindigkeit der geordneten Bewegung von Elektronen, m/s
So
Vav=I/(e*n*S)= (12/17) / (1,6*10e-19 * 8,5*10e+28 * 0,5*10e-6) = 11,657*10e-3 m/s (oder 11,657 mm/s)
Lösung zu Frage c)
Wir argumentieren ähnlich wie Lösungen a) und b)
Zuerst müssen Sie den Gesamtstrom (Gesamtwiderstand) ermitteln.
Da sich Bedingung c) auf den Durchmesser bezieht, schließen wir daraus, dass alle Drähte rund sind.
Die Länge des zweiten Drahtes ist nicht angegeben. Nehmen wir an, es sind auch 500 m.
Die Fläche eines Kreises wird durch das Verhältnis bestimmt:
S=(pi*D^2)/4,
wobei D der Durchmesser des Kreises ist,
Pi = 3,1415926.
Wenn sich also der Durchmesser verdoppelt, vervierfacht sich die Querschnittsfläche des Drahtes,
Wenn der Durchmesser verdreifacht wird, wird die Querschnittsfläche des Drahtes neunmal vergrößert usw.
Gesamt S2=S1*4\u003d 0,5 * 10e-6 * 4 \u003d 2 * 10e-6 M^2
Wenn die Querschnittsfläche eines Drahtes vervierfacht wird, nimmt sein Widerstand bei gleicher Länge um den Faktor vier ab.
Gesamt R2=R1/4= 17/4 Ohm = 4,25 Ohm
Der Gesamtwiderstand in Reihenschaltung summiert sich also
I=U/R=U/(R1+R2)\u003d 12 / (17 + 17/4) \u003d 48/85 \u003d 0,5647. EIN
Die geordnete Elektronengeschwindigkeit für den zweiten Leiter wäre dann:
Vav=I/(e*n*S2)= (48/85)/(1,6*10e-19 * 8,5*10e+28 * 2*10e-6) = 0,02076*10e-3 m/s (oder 0,02076 mm/s)

"Leiter und Dielektrika" - Die elektrischen Eigenschaften eines Mediums werden durch die Beweglichkeit geladener Teilchen darin bestimmt. Dielektrika. Freie Ladungen sind geladene Teilchen gleichen Vorzeichens, die sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes bewegen können. Dielektrika - Gase, destilliertes Wasser, Benzol, Öle, Porzellan, Glas, Glimmer usw. Äußeres elektrisches Feld.

"Goldener Schnitt" - Pokrovsky-Kathedrale (Basilius-Kathedrale). Admiralität. Schutz der Jungfrau auf dem Nerl. Malerei im Foyer des zweiten Obergeschosses. Forschungsziele: Goldener Schnitt - Proportion. St. Basil Kathedrale. Das Ziel der Studie: Das Gesetz der Schönheit der Welt aus mathematischer Sicht herleiten. Goldener Schnitt in der Architektur. Hergestellt von Yulia Smetanina, Schülerin der 10. Klasse.

"Schnitte eines Parallelepipeds" - 1. Einführungsrede des Lehrers - 3 min 2. Aktivierung des Wissens der Schüler. Rechteck CKK'C' - Abschnitt ABCDA'B'C'D'. Hausaufgaben. Die Schnittebene schneidet die Flächen entlang von Segmenten. ? MNK-Abschnitt des Parallelepipeds ABCDA'B'C'D'. Aufgabe: Erstellen Sie einen Schnitt durch die Kante des Parallelepipeds und den Punkt K. Eigenständige Arbeit der Schüler.

"Proportionen des Goldenen Schnitts" - Die Teilung des Segments durch den "Goldenen Schnitt". "Goldenes Pentagon". Euklid, Leonardo da Vinci, Luca Pacioli. "Goldenes Rechteck". Unbelebte Natur. Beispielsweise liegt das Verhältnis von Land und Wasser auf der Erdoberfläche im Goldenen Schnitt. Die Harmonie des Universums basiert auf Zahlen. „Goldener Schnitt“ in Natur, Kunst und Architektur.

„Konstruktion von Abschnitten“ - Wenn der Abschnitt gerendert wird, wird eine offene Linie gezeichnet, zwei dickere Striche. Abschnittsbezeichnung. Einige Bemaßungen von Teilelementen lassen sich bequemer auf Schnitten anzeigen. Abschnitte in den Zeichnungen sind in verlängerte und überlagerte unterteilt. Schnitte werden im gleichen Maßstab wie das Bild erstellt, auf das sie sich beziehen.

"Leiter in einem Stromkreis" - Lösen Sie das Problem. Anschluss von Leitern. Glühbirnen in einer Weihnachtsbaumgirlande sind in Reihe geschaltet. Bestimmen Sie den Widerstand der Schaltung. Der Widerstand jedes Widerstands beträgt 3 Ohm. 1. Zwei Leiter mit einem Widerstand von 4 Ohm und 2 Ohm werden in Reihe geschaltet. Reihenschaltung I = I1 = I2 U = U1 + U2 R = R1 + R2 Bei gleichen Leitern R = nR1.

Wenn sich geladene Teilchen bewegen, wird eine elektrische Ladung von einem Ort zum anderen übertragen. Wenn geladene Teilchen jedoch eine zufällige thermische Bewegung ausführen, wie zum Beispiel freie Elektronen in einem Metall, dann findet kein Ladungstransfer statt (Abb. 143). Eine elektrische Ladung bewegt sich nur dann durch den Querschnitt des Leiters, wenn neben der chaotischen Bewegung auch die Elektronen an einer geordneten Bewegung teilnehmen (Abb. 144). In diesem Fall wird gesagt, dass im Leiter ein elektrischer Strom aufgebaut wird.

Aus dem Physikkurs der 7. Klasse wissen Sie, dass die geordnete (gerichtete) Bewegung geladener Teilchen elektrischer Strom genannt wird. Ein elektrischer Strom entsteht durch die geordnete Bewegung freier Elektronen in einem Metall oder Ionen in Elektrolyten.

Bewegt man aber einen neutralen Körper als Ganzes, dann entsteht trotz der geordneten Bewegung einer Vielzahl von Elektronen und Atomkernen kein elektrischer Strom. Die Gesamtladung, die durch einen beliebigen Abschnitt des Leiters übertragen wird, ist gleich Null, da sich Ladungen mit unterschiedlichen Vorzeichen mit derselben Durchschnittsgeschwindigkeit bewegen. Der Strom im Leiter entsteht nur dann, wenn bei Bewegung der Ladungen in eine Richtung die durch den Abschnitt übertragene positive Ladung im absoluten Wert nicht gleich der negativen ist.

Elektrischer Strom hat eine bestimmte Richtung. Als Stromrichtung wird die Bewegungsrichtung positiv geladener Teilchen angenommen. Wenn der Strom durch die Bewegung negativ geladener Teilchen gebildet wird, wird die Richtung des Stroms als entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Teilchen angesehen.

Aktuelle Aktion. Wir beobachten die Bewegung von Teilchen in einem Leiter nicht direkt. Das Vorhandensein eines elektrischen Stroms kann jedoch anhand der Aktionen oder Phänomene beurteilt werden, mit denen er einhergeht.

Zunächst erwärmt sich der Leiter, durch den der Strom fließt.

Zweitens kann der elektrische Strom die chemische Zusammensetzung des Leiters verändern, zB dessen chemische Bestandteile freisetzen (Kupfer aus einer Kupfersulfatlösung etc.). Von solcher Art

Prozesse werden nicht in allen Leitern beobachtet, sondern nur in Lösungen (oder Schmelzen) von Elektrolyten.

Drittens hat der Strom eine magnetische Wirkung. Die Magnetnadel in der Nähe des stromdurchflossenen Leiters dreht sich also. Die magnetische Wirkung des Stroms ist im Gegensatz zu den chemischen und thermischen die Hauptwirkung, da sie sich ausnahmslos in allen Leitern manifestiert. Die chemische Wirkung des Stroms wird nur in Elektrolyten beobachtet, und eine Erwärmung fehlt in Supraleitern (siehe § 60).

Stromstärke. Wenn sich im Stromkreis ein elektrischer Strom einstellt, bedeutet dies, dass ständig eine elektrische Ladung durch den Querschnitt des Leiters übertragen wird. Als quantitatives Hauptmerkmal des Stroms dient die pro Zeiteinheit übertragene Ladung, die sogenannte Stromstärke. Wenn eine Ladung rechtzeitig durch den Querschnitt des Leiters übertragen wird, ist die Stromstärke gleich:

Die Stromstärke ist also gleich dem Verhältnis der durch den Querschnitt des Leiters über ein Zeitintervall übertragenen Ladung zu diesem Zeitintervall. Wenn sich die Stromstärke mit der Zeit nicht ändert, wird der Strom als konstant bezeichnet.

Die Stromstärke ist wie die Ladung eine skalare Größe. Es kann sowohl positiv als auch negativ sein. Das Vorzeichen der Stromstärke hängt davon ab, welche der Richtungen entlang des Leiters als positiv angenommen wird. Stromstärke, wenn die Stromrichtung mit der bedingt gewählten positiven Richtung entlang des Leiters übereinstimmt. Sonst

Die Stärke des Stroms hängt von der Ladung ab, die jedes Teilchen trägt, der Konzentration der Teilchen, der Geschwindigkeit ihrer gerichteten Bewegung und der Querschnittsfläche des Leiters. Zeigen wir es.

Der Leiter habe einen Querschnitt der Fläche 5. Für die positive Richtung im Leiter nehmen wir die Richtung von links nach rechts. Die Ladung jedes Teilchens ist gleich. Das durch die Abschnitte und 2 begrenzte Volumen des Leiters enthält Partikel, wobei die Konzentration der Partikel ist (Abb. 145). Ihre Gesamtladung Bewegen sich die Teilchen mit mittlerer Geschwindigkeit von links nach rechts, so werden mit der Zeit alle im betrachteten Volumen eingeschlossenen Teilchen den Abschnitt 2 passieren. Die Stromstärke ist also gleich.

Hat elektrischer Strom Kraft? Ja, stellen Sie sich das mal vor... Und wozu ist Kraft da? Nun, wie für was, um nützliche Arbeit zu leisten oder vielleicht nicht nützliche :-), Hauptsache, etwas zu tun. Auch unser Körper hat Kraft. Der eine hat so viel Kraft, dass er mit einem Schlag einen Ziegelstein zertrümmern kann, während der andere nicht einmal einen Löffel heben kann :-). Also, meine lieben Leser, Auch elektrischer Strom hat Kraft.

Stellen Sie sich den Schlauch vor, mit dem Sie Ihren Garten bewässern.

Der Schlauch sei ein Draht und das Wasser darin ein elektrischer Strom. Wir öffneten den Wasserhahn ein wenig und Wasser lief durch den Schlauch. Langsam, aber dennoch rannte sie. Die Strahlkraft ist sehr schwach. Wir können nicht mal jemanden mit so einem Schlauch abspritzen. Und jetzt lasst uns den Wasserhahn voll aufdrehen! Und wir haben so einen Strahl, dass es sogar reicht, um das Grundstück des Nachbarn zu bewässern :-).

Stellen Sie sich nun vor, Sie füllen einen Eimer. Füllen Sie es schneller mit einem Druck aus einem Schlauch oder einem Wasserhahn? Der Durchmesser des Schlauchs und des Wasserhahns sind gleich

Natürlich der Druck aus dem gelben Schlauch! Aber warum passiert das? Die Sache ist, dass die Wassermenge für einen gleichen Zeitraum aus dem Wasserhahn kommt und der gelbe Schlauch auch anders ist. Oder anders gesagt, Aus dem Schlauch laufen in der gleichen Zeit mehr Wassermoleküle als aus dem Wasserhahn.

Es ist die gleiche Geschichte mit Drähten. Das heißt, für eine gleiche Zeitspanne kann die Anzahl der Elektronen, die durch den Draht laufen, völlig unterschiedlich sein. Jetzt können wir die Stärke des Stroms definieren.

Die Stromstärke ist also die Anzahl der Elektronen, die pro Zeiteinheit, sagen wir pro Sekunde, die Querschnittsfläche des Leiters passieren. Unten in der Abbildung ist dieselbe Querschnittsfläche des Drahtes, durch den der elektrische Strom fließt, mit grünen Linien schattiert.

• für Gleichstrom -

wo ich - Gleichstromstärke;

• für Nicht-Gleichstrom - auf zwei Arten:

1) nach der Formel -

Q = 〈 ich 〉 Δ t ,

wo 〈 I 〉 - durchschnittliche Stromstärke;

2) grafisch - als Fläche eines krummlinigen Trapezes (Abb. 8.1).

Im Internationalen Einheitensystem wird die Ladung in Coulomb (1 C) gemessen.

Die Stromstärke wird durch die Geschwindigkeit, Konzentration und Ladung der Stromträger sowie die Querschnittsfläche des Leiters bestimmt:

wobei q der Ladungsmodul des Stromträgers ist (wenn die Stromträger Elektronen sind, dann q = 1,6 ⋅ 10 −19 C); n ist die Konzentration von Stromträgern, n = = N /V; N - die Anzahl der Stromträger, die während der Zeit Δt den Querschnitt des Leiters (senkrecht zur Bewegungsgeschwindigkeit der Stromträger) durchlaufen haben, oder die Anzahl der Stromträger im Volumen V = Sv Δt (Abb 8.2); S ist die Querschnittsfläche des Leiters; v ist der Modul der Bewegungsgeschwindigkeit von Stromträgern.

Die Stromdichte wird durch die Stärke des Stroms bestimmt, der durch die Einheitsfläche des Querschnitts des Leiters fließt, die senkrecht zur Stromrichtung angeordnet ist:

wobei I die Stromstärke ist; S ist die Querschnittsfläche des Leiters (senkrecht zur Bewegungsgeschwindigkeit der Stromträger).

Die Stromdichte ist Anzahl der Vektoren.

Die Richtung der Stromdichte j → fällt mit der Richtung der Geschwindigkeit positiver Stromträger zusammen:

j → = q n v → ,

wobei q der Ladungsmodul des Stromträgers ist (wenn die Stromträger Elektronen sind, dann q = 1,6 ⋅ 10 −19 C); v → - Bewegungsgeschwindigkeit der Stromträger; n ist die Konzentration von Stromträgern, n = N /V; N - die Anzahl der Stromträger, die während der Zeit Δt den Querschnitt des Leiters (senkrecht zur Bewegungsgeschwindigkeit der Stromträger) durchlaufen haben, oder die Anzahl der Stromträger im Volumen V = Sv Δt (Abb 8.2); v ist der Modul der Bewegungsgeschwindigkeit von Stromträgern; S ist die Querschnittsfläche des Leiters.

Im Internationalen Einheitensystem wird die Stromdichte in Ampere pro Quadratmeter (1 A / m 2) gemessen.

Die Stromstärke in Gasen (der elektrische Strom in Gasen wird durch die Bewegung von Ionen verursacht) wird durch die Formel bestimmt

ich = N. t ⋅ | q | ,

wobei N /t die Anzahl der Ionen ist, die jede Sekunde (jede Sekunde) den Querschnitt des Gefäßes passieren; |q | - Ionenlademodul:

• für ein einfach geladenes Ion -

|q | = 1,6 ⋅ 10 −19 C,

• für ein doppelt geladenes Ion -

|q | = 3,2 ⋅ 10 −19 C

Beispiel 1. Die Zahl der freien Elektronen in 1,0 m 3 Kupfer beträgt 1,0 ⋅ 10 28 . Finden Sie den Wert der Geschwindigkeit der gerichteten Bewegung von Elektronen in einem Kupferdraht mit einer Querschnittsfläche von 4,0 mm 2, durch den ein Strom von 32 A fließt.

Entscheidung. Die Geschwindigkeit der gerichteten Bewegung von Stromträgern (Elektronen) hängt mit der Stromstärke im Leiter durch die Formel zusammen

wobei q der Ladungsmodul des Stromträgers (Elektron) ist; n ist die Konzentration von Stromträgern; S ist die Querschnittsfläche des Leiters; v ist der Modul der Geschwindigkeit der gerichteten Bewegung von Stromträgern im Leiter.

Wir drücken aus dieser Formel den gewünschten Wert aus - die Geschwindigkeit aktueller Träger -

v = ich q n S. .

Zur Berechnung der Geschwindigkeit verwenden wir die folgenden Werte der in der Formel enthaltenen Größen:

• die Größe des Stroms und die Querschnittsfläche des Leiters sind im Zustand des Problems angegeben: I = 32 A, S = 4,0 mm 2 = 4,0 ⋅ 10 –6 m 2;
• der Wert der Elementarladung (gleich dem Modul der Elektronenladung) ist eine Naturkonstante (konstanter Wert): q = 1,6 ⋅ 10 −19 C;
• Konzentration von Stromträgern - die Anzahl von Stromträgern pro Volumeneinheit des Leiters -

n = N V = 1,0 ⋅ 10 28 1 = 1,0 ⋅ 10 28 m −3 .

Machen wir die Rechnung:

v = 32 1,6 ⋅ 10 − 19 ⋅ 1,0 ⋅ 10 28 ⋅ 4,0 ⋅ 10 − 6 = 5,0 ⋅ 10 − 3 m/s = 5,0 mm/s.

Die Geschwindigkeit der gerichteten Bewegung von Elektronen im angegebenen Leiter beträgt 5,0 mm/s.

Beispiel 2. Die Stromstärke im Leiter steigt gleichmäßig von 10 auf 12 A in 12 s. Welche Ladung geht im angegebenen Zeitintervall durch den Querschnitt des Leiters?

Entscheidung. Der Strom in einem Leiter ändert sich mit der Zeit. Daher kann die Ladung, die von Stromträgern durch den Querschnitt des Leiters übertragen wird, der senkrecht zur Geschwindigkeit der Stromträger für einen bestimmten Zeitraum liegt, auf zwei Arten berechnet werden.

1. Die gewünschte Ladung kann anhand der Formel berechnet werden

Q = 〈 ich 〉 Δ t ,

wo 〈 I 〉 - durchschnittliche Stromstärke; ∆t - Zeitintervall, ∆t = 12 s.

Die Stromstärke steigt im Leiter gleichmäßig an; daher ist die durchschnittliche Stromstärke gegeben durch

〈 ich 〉 = ich 1 + ich 2 2 ,

wo I 1 - der Wert des Stroms zum Anfangszeitpunkt, I 1 = 10 A; I 2 - der Wert des Stroms im letzten Moment, I 2 \u003d 12 A.

Wenn wir den Ausdruck für die durchschnittliche Stromstärke in die Formel zur Berechnung der Ladung einsetzen, erhalten wir

Q \u003d (I 1 + I 2) Δ t 2.

Berechnung gibt Wert

Q \u003d (10 + 12) ⋅ 12 2 \u003d 132 C \u003d 0,13 kC.

Die Abbildung zeigt die in der Bedingung des Problems angegebene Abhängigkeit I (t).

Die von den Stromträgern durch den Querschnitt des Leiters, der senkrecht zur Geschwindigkeit der Stromträger angeordnet ist, für einen bestimmten Zeitraum übertragene Ladung ist numerisch gleich der Fläche des durch vier Linien begrenzten Trapezes:

• Gerade I (t);
• senkrecht zur Zeitachse, restauriert vom Punkt t 1 ;
• senkrecht zur Zeitachse, wiederhergestellt vom Punkt t 2 ;
• Zeitachse t .

Wir berechnen mit der Formel für die Fläche eines Trapezes:

Q \u003d 12 + 10 2 ⋅ 12 \u003d 132 C \u003d 0,13 kC.

Beide Methoden zur Berechnung der von Stromanbietern über einen bestimmten Zeitraum übertragenen Gebühren führen zum gleichen Ergebnis.

Der Idee des elektrischen Stroms kann man sich aus verschiedenen Positionen nähern. Eine davon ist makroskopisch, die andere basiert auf der Analyse des Leitungsmechanismus. Beispielsweise kann der Flüssigkeitsfluss durch Rohre als kontinuierliche Bewegung von Materie betrachtet werden, er kann aber auch im Hinblick auf die Bewegung von Flüssigkeitspartikeln analysiert werden.

Das erste Konzept des elektrischen Stroms entstand zu jener Zeit in der Entwicklung der Physik, als der Leitungsmechanismus noch nicht bekannt war. Damals entstand die physikalische Größe - Stromstärke, die angibt, wie viel elektrische Ladung pro Zeiteinheit durch den Querschnitt des Leiters fließt. Stromstärke. Die Einheit der Stromstärke ist Ampere (A): .

Aus der Definition der Stromstärke ergeben sich zwei Merkmale dieser Größe. Eine davon ist die Unabhängigkeit der Stromstärke vom Querschnitt des Leiters, durch den der Strom fließt. Das zweite ist die Unabhängigkeit der Stromstärke von der räumlichen Anordnung der Schaltungselemente, die man mehr als einmal sehen konnte: Egal wie die Leiter bewegt werden, dies hat keinen Einfluss auf die Stromstärke. Der Strom wird aufgerufen dauerhaft wenn sich der Strom im Laufe der Zeit nicht ändert.

So entstand die Idee eines elektrischen Stroms, seiner Stärke, als noch nicht klar war, was es war.

Die Untersuchung der elektrischen Leitfähigkeit verschiedener Substanzen zeigte, dass sich in verschiedenen Substanzen verschiedene geladene freie Teilchen unter Einwirkung eines elektrischen Feldes im Prozess des Stromflusses bewegen. In Metallen sind es beispielsweise Elektronen, in Flüssigkeiten positive und negative Ionen, in Halbleitern Elektronen und „Löcher“. Nicht nur die Art der Teilchen ist unterschiedlich, sondern auch die Art ihrer Wechselwirkung mit der Substanz, in der der Strom fließt. Freie Elektronen in Metallen bewegen sich also einige Zeit frei zwischen den Knoten des Kristallgitters und kollidieren dann mit Ionen, die sich an den Knoten befinden. In Elektrolyten interagieren Ionen untereinander und mit den Atomen der Flüssigkeit.

Aber für alle Substanzen gilt: Teilchen in Abwesenheit eines Feldes bewegen sich zufällig, wenn ein Feld entsteht, wird der Geschwindigkeit der chaotischen Bewegung eine sehr kleine Geschwindigkeit hinzugefügt, entweder in Richtung des Feldes (für positive Teilchen) oder in Richtung des Feldes die dem Feld entgegengesetzte Richtung (für negative Teilchen). Diese Extrageschwindigkeit wird aufgerufen Driftgeschwindigkeit. Die durchschnittliche Geschwindigkeit der chaotischen Bewegung beträgt Hunderte von Metern pro Sekunde, die Driftgeschwindigkeit mehrere Millimeter pro Sekunde. Es ist jedoch dieser kleine Zusatz, der alle Aktionen des Stroms erklärt.

Für beliebige Substanzen erhalten Sie eine Formel zur Berechnung der Stromstärke: , wo ist die Konzentration geladener Teilchen, ist die Ladung eines Teilchens, ist die Querschnittsfläche.

Auf diese Weise, elektrischer Strom ist die geordnete Bewegung geladener Teilchen.

Es mag den Anschein haben, dass diese Formel der Behauptung widerspricht, dass die Stromstärke unabhängig von der Querschnittsfläche des Leiters ist. Aber diese Unabhängigkeit ist eine experimentelle Tatsache. Dies lässt sich damit erklären, dass die Driftgeschwindigkeit bei kleinerem Querschnitt größer ist und Partikel langsamer durch einen größeren Querschnitt driften.

Die experimentelle Tatsache ist, dass, wenn sie auf einen Leiter angewendet wird Konstante Potentialunterschied geht durch Gleichstrom. Diese Tatsache widerspricht auf den ersten Blick der Formel . Tatsächlich entsteht bei einer konstanten Potentialdifferenz in einem Stoff ein Feld mit konstanter Feldstärke. Folglich wirkt auf freie Teilchen eine konstante Kraft und ihre Geschwindigkeit muss zunehmen. Es stellt sich heraus, dass bei konstanter Spannung die Stromstärke proportional zur Zeit zunehmen sollte. Dies geschieht nicht, denn wenn in einem Stoff ein Strom fließt, elektrischer Wiederstand. Sie sorgt für die Konstanz der Stromstärke bei konstanter Potentialdifferenz.

Um den Widerstand zu messen, muss die Abhängigkeit des Stroms von der Spannung untersucht werden. Dieser Abhängigkeitsgraph wird aufgerufen Strom-Spannungs-Kennlinie. Es sind drei Arten von Strom-Spannungs-Kennlinien möglich (Abb. 40).